成為科學家

劉子健

活動的設計動機

不少學生為考試成績好而背誦歷屆考試題目標準答案，加上教科書的內容枯燥乏味，學生根本未能真正享受學習科學知識的建構過程，縱使他們最后可能獲得高分，但因學習沒有結構及挑戰性，他們的科學素質及科學探究表現與成績不成正比。綜觀香港的教育制度，無論是舊學制還是新高中的學生們，成績達到特定的要求便能考取大學，加上現時新高中課程范圍太廣，學校教學時數又不足，教師們只好著重于教授學科知識、考試技巧及與校本評核有關的內容，無疑忽略了情操的培養。有鑒于此，本人通過“成為科學家——科學本質的探究”設計一系列教學活動，配合新高中生物學課程，讓授課更有意思，培養學生成為科學家的正確態度并了解科學的真正本質，使學生成為科學的終身學習者。

科學本質（Nature of Science，下文簡稱為NOS）一般來說是指關于科學是什么、科學如何運作、科學認識論和本體論的基礎是什么、科學家如何在社會制度下運作及科學與社會的關系的定義與討論。了解NOS已經被公認為科學教育的宗旨之一。綜觀不同國家和地區的科學課程已經將NOS列為宗旨，而且香港的新高中科學課程亦已重視教授NOS。由此可見，教授NOS反映世界科學教育的趨勢，因此它有必要在科學堂里教授。

活動內容

關于恐龍滅絕

現行課本中大多只是簡單描述恐龍滅絕的原因，甚至只提及一兩個假說就沒有交代下去，故教材設計上詳細地解釋4種假說，讓學生可全面地了解恐龍滅絕的真相及其原因。

本活動要讓學生明白科學家運用各種科學方法提出恐龍滅絕的假說，目的是從多方面了解恐龍滅絕的原因。讓學生了解考古學研究涉及搜集數據、根據數據進行邏輯推理以提出假說和以嚴謹的探究驗證假說是否成立。讓學生明白在確立恐龍滅絕的原因時，往往需要不同領域科學家的通力合作。讓學生了解科學知識源自于系統的科學研究，研究過程包括提出假說，以設計縝密的實驗驗證假說，以及分析實驗結果，從而得出可靠的結論。

關于細菌與潰瘍

以前大部分人認為潰瘍是由胃酸過多而引起的，但是本活動的教學通過巴里·馬歇爾與羅賓·沃倫（2005年諾貝爾獎得主）共同發現胃潰瘍是由細菌引起的事實，分析運用適當儀器、大膽假設、小心求證的重要性。

這個活動要讓知道在確立某種傳染病的病因時，往往需要如微生物學、病理學、組織學及臨床研究等不同領域科學家的通力合作。讓學生了解科學知識源自于系統的科學研究，研究過程包括提出假說，以設計縝密的實驗驗證假說，以及分析實驗結果，從而得出可靠的結論；明白好奇心是驅使科學家進行科學探究的動力之一。

遺傳物質的發現

在本活動中，學生將會細察幾位遺傳學宗師的研究足跡，分析偉大的科學研究背后的成功因素，并體會這些科學家為有關的科學發現所付出的努力，讓學生宏觀地分析遺傳物質了解的改變，從中學習科學的本質。

通過這一活動，學生會明白，科學理論會隨新證據的出現而演進。例如，當支持DNA才是遺傳物質的實驗證據出現后，科學家便推翻了蛋白質是遺傳物質的理論。從門德爾提出的遺傳定律，以及華生和克里克提出的DNA反向平行雙螺旋結構等例子中，學生要明白在科學家建構理論的過程中，數據分析和想象力同樣重要。從門德爾研究遺傳定律的過程中，讓學生了解科學知識源自于系統的科學研究，研究過程包括提出假說，以設計縝密的實驗驗證假說，以及分析實驗結果，從而得出可靠的結論。活動還讓學生明白科學的局限性，科學家在某些領域的討論，不一定能提供明確的答案，例如DNA技術所引發的道德倫理問題；明白人類基因組計劃得以高速發展，有賴于世界各地的科學家攜手合作、分享并檢視彼此的科研成果。

淀粉酶活性實驗

通過本實驗，同學應了解淀粉酶的活性會受溫度、pH值及抑制劑影響；能分辨及處理實驗中的各變量，明白各變量的意思；掌握及體會嚴謹撰寫實驗步驟的重要性；了解科學家觀察的特質及重要性，什么是假說及假說有什么特質，科學實驗預測的重要性，做實驗的目的及設計實驗的技巧；理解自變量、因變量、控制變量等概念；了解實驗結果推斷的技巧及意義和實驗結論的性質及其嚴謹性。

開展此活動時，淀粉酶及淀粉溶液的濃度需要在學生進行實驗前先測量，因為淀粉酶活性及淀粉的濃度會影響實驗結果的準確度及觀察顏色變化。應要求學生在使用淀粉酶及淀粉溶液前將其攪拌均勻，以免影響實驗結果的準確性。碘液容易被空氣氧化，故應建議學生需要時才使用。

鮮菠蘿粒果凍不能凝固的實驗

設計一個生活化的情境，讓學生親身體會其情境后，然后大家互相討論并提出多于一個假說解釋鮮菠蘿粒的果凍不能凝固的原因，然后同學針對其中一個最有可能的假說進行探究。實驗除了使用鮮菠蘿粒，設計上還加入不同種類的水果，加強實驗本身的難度及挑戰性。

學生可自行決定使用實驗儀器的種類及數目，讓他們有較大的空間進行實驗，發揮創意。

通過這個實驗，學生應會分辨及處理實驗中的各可變因素，明白各因素的意思。

蘋果去皮后為何變為棕色

設計一個生活化的情境，讓學生親身體會其情境后，然后大家互相討論并提出多于一個假說解釋新鮮蘋果去皮后其表面為何馬上變為棕色，然后同學針對其中一個最有可能的假說進行探究。新鮮蘋果去皮后其表面馬上變為棕色的過程很快，故需提醒學生注意，免得同學在蘋果出現棕色時誤以為是實驗結果而影響推論的正確性。

切洋蔥誘發流淚

設計一個生活化的情境，讓學生親身體會其情境后，然后大家互相討論并提出一個以上的假說解釋切開洋蔥后學生眼睛感到不適而不斷流淚的原因，然后同學針對其中一個最有可能的假說進行探究。

這個實驗有一定的挑戰性及難度，要求學生實驗設計較前兩個實驗精準、細致。做這個實驗時，切開洋蔥后學生眼睛可能會感到不適而流淚，故一定要要求學生整個實驗過程中佩戴護目鏡。